最近比较忙，新开了两门课，还有考试缠身，所以有几天没更新，但一直在有好好读文献！

这次整理的是Pearson 2012年写在一个会议合辑中的一篇：《Oxygen isotopes in foraminifera: overview and historical review》。

这篇是稳定同位素小组作业安排到的文献，38页大综述，当时着实吓了一跳。第一次读的时候很慢，又因为当时连着出了一阵野外，每天晚上回屋子休息后拿根铅笔边标边读，干了一天的活那有那么多精力去读文献，也没有什么效率，所以哪怕是在打出来的论文上密密麻麻写了很多标注，最后能记住的也有限。过了差不多一个月，一直也没勇气再看这篇文章。

       而这一个月里，补了一些基础的古气候和同位素知识，又读了些轨道参数的东西，感觉是时候重新读读了，所以周五早上出门的时候又带上了这篇。出乎意料的是，早上两节课很快就把后半部分读了一遍，中午把读不通的地方又看了看，思路就很清晰了。这里简单记录一些。

    对于前几天看的东西，慢慢更吧~

       Part1详细介绍（实际是科普）了有孔虫的种类、碳酸盐形成机制，以及自Urey开创性的有孔虫氧同位素研究之后，该学科如何一步步发展，并成为研究新生代气候演变的重要指标。这部分小标题很有意思，叫“the heroic age of oxygen isotopes”，有一种英雄辈出的大航海时代既视感。后面则是对有孔虫不同的测温方程、气候意义、影响因素（生命效应、测试数量、成岩作用）进行总结，而Part2在上述基础上，对有孔虫氧同位素的应用演变进行综述。

基于不同素材提出的测温曲线

不同种浮游有孔虫生存深度与生态

成岩作用对浮游有孔虫和底栖有孔虫的影响

下面着重介绍part2，有时间来可以写下part1的内容：

气候旋回和旋回地层学

       虽然早在40年代，Urey就开创性地提出了利用有孔虫氧同位恢复古温度的工作，而50年代，Emoliani更是根据有孔虫种属变化，识别出了氧同位素信息记录的冷暖旋回。但直到70年代，大多数第四纪工作者仍不接受深海钻记录的旋回信息，仍对大陆冰川识别出的四次冰期奉之圭臬。读到这里想起之前老板说，他早年在国外念书做的古土壤气候旋回，最后论文答辩被评为好顿comment，他们根本不相信气候旋回这件事。直到Hay et al. (1976)第一次从有孔虫氧同位素中完整地提取出了偏心率、斜率、岁差周期，有孔虫氧同位素对应的冷暖旋回才逐渐被人接受，而米兰科维奇理论也是从这开始逐渐成为第四纪气候的主流学说。

       之后陆续产出了很多高分辨率的氧同位素记录，比较有代表性的如Lisiecki and Raymo在2005年的工作，在对过去5300ka各种钻孔资料汇编后，对有底栖孔虫氧同位素揭示的气候变化进行总结：过去5.3Ma气候整体表现为变冷的趋势，氧同位素振幅不断增大；旋回的主控周期在1.2Ma变为100ka；气候旋回变化呈“犬牙状”，冰期快速终结；晚更新世以来，北半球冰川变化先于气候变化。

       虽然深海氧同位素记录了气候旋回信息，但是其形状与轨道周期计算结果很不一样：轨道周期多为平缓变化的光滑曲线。这实际是地球系统对天文强迫因素的非线性响应，Hays（1976）的比喻很恰当，说天文强迫就是冰期旋回的起搏器。

       由于深海氧同位素对轨道参数的严密响应，氧同位素旋回地层学也逐渐发展起来，通过对比磁性地层学、生物地层学结果，目前可以建立深海沉积精密的年代学序列。氧同位素地层学推至其余指标，如冰芯、石笋等，不仅为这些优良的古气候记录提供了高分辨率的时间标尺，还为对比不同指标的气候变化提供了依据。

Liesiecki 和 Raymo对全球57个钻孔记录进行集成，对比得到了过去5.3Ma的气候变化特征

底栖有孔虫记录的深时集成：

       由于底栖有孔虫记录的信息更加稳定，因此很多长尺度的气候变化恢复工作都针对底栖有孔虫识别。最早的工作由Emiliani（1954）年进行，对Albatross测试，恢复了渐新世、中新世、上新世的古温度，但当时认为受限于材料，未来获得深时古气候记录可能会很难。后来，Shackleton and Kennett (1975)建立了分辨率更高的氧同位素序列，结果显示：古新世-更新世持续变冷，并开创性地识别了早始新世的较暖时段、早渐新世、中中新世快速偏正的趋势（即EECO、EOT、MMCO事件）。但当时根据计算得到的底层水温度，认为早渐新世并没有发育冰盖，而认为中中新世才出现冰盖，这个结论很快被推翻了(Savin et al., 1975)。

随着实验室和测试技术的发展，目前积累了大量代表性工作：Miller et al., 1987; Zachos et al., 2001, 2008; Carmer et al., 2009（新生代）；Grossman, 2010; Friedrich et al., 2012（白垩纪）。这些数据集中，着重考虑了不同种有孔虫的生命效应，以及不同海盆 、不同来源水记录的对比。其中最有名的可能就是古气候领域无人不知的Zachos曲线了，那篇综述文章开创性地对气候变化中的三个点进行衡量：trends, rhythms and aberrations。通过事件对气候变化及其背后机制的研究，逐渐成为古气候研究中的重要一环，而Zachos本人在2001年发的另外一篇science则是对Oli-Mio边界进行研究，至今渐新世的气候研究仍是一个未解之谜（Charlotte et al., 2020）。

基于深海底栖有孔虫氧同位素集成的过去80Ma气候变化特征

第一张长时间尺度的深海氧同位素古气候重建图（Douglas and Savin, 1973）

浮游有孔虫和古海表温度重建：

       如果说Zachos他们的工作是对底栖有孔虫氧同位进行研究，反映了高纬温度、冰量变化，那么浮游有孔虫则记录了海表的温度变化信息。将不同纬度底栖有孔虫和浮游有孔虫记录的氧同位素信息对比，可以对全球海边变化特征有更清晰地认识。

       对浮游有孔虫进行研究，首先要做的是确定不同种属的深度信息，确定其记录的是什么信号（具体讨论在part1中）。目前，通过对常见浮游有孔虫种属的研究，建立了白垩纪以来SST的变化，并对浮游有孔虫演化、生境改变、微环境与环境的协同演化等课题进行了深入研究。

     虽然早期研究中就获得了浮游有孔虫氧同位的长序列记录，但当时研究认为浮游和底栖的氧同位素差距不大。而之后的一系列研究中均认为，相对于今天气候，始新世期间有较为温暖的高纬温度和相对较冷的热带温度，纬向温度梯度更小，认为是古洋流作用的结果。同样的气候类型也被认为在中新世期间发生。但是随着后续不同记录的开发研究，发现浮游有孔虫记录的信息与古生物记录、气候模式记录相悖，也被成为冷热带悖论。Barron (1987)认为这种偏差是有孔虫记录信息的问。而Zachos（2000）也认为，对海表温度的错误重建，也会导致模型计算结果的偏差。

       问题出现在浮游有孔虫的保存上。过去认为成岩作用对浮游有孔虫的影响不大，种间差距可能要更大。但随着越来越多的热带高温纪录被发现，这一观点被质疑。后续对保存完好、无成岩作用的钻孔分析认为，成岩作用、重结晶作用会使氧同位素显著偏重，这一正偏值被Wilson和Norris（2002）定量在10‰左右。

而上述冷热带悖论，在Pearson(2007)对莫桑比克的well-preserved钻孔的研究中得到了解决：认为早始新世-晚始新世深海降低了约8度，而热带一直保持在＞30度的高温环境。而Uk47、TEX86等古温度指标，及其他无成岩作用的浮游有孔虫均支持了这一认识。

空圈为底栖有孔虫结果，实圈为浮游有孔虫结果，右侧记录为TE86古海温恢复结果

 多指标集成

由于单一指标难以涵盖所有的影响因素，无法有效重建古环境信息，因此可以通过建立多种气候记录指标的对比，对古环境、古气候变化精确约束。目前，已经通过多种指标对冰期温度、盐度变化进行研究，早白垩至今的温度、PCO2的变化历程也得以恢复。实际上，最理想的研究方法应该是：有机指标+无机指标+模气候模式。几者结果相近、或不同，共同对背后的古气候演变历程继续恢复。

这里以EOT为例，简述多指标联用的发展历程。EOT最早从海洋记录中偏正的δ18O得以识别，后续其他记录中发现了相似的变冷趋势，而冰筏沉积则指示了南极冰盖的发育。通过对δ18O与Mg/Ca联用，当时认为当时深海没有快速变冷，氧同位素反映的是冰量信号。随后的研究中发现，碳酸根对Mg/Ca有影响，使得对EOT的气候效应重新评估。而后续的记录进一步共同证明了，EOT全球变冷以及南极冰盖的快速发育。

深海氧同位素研究仍是目前古气候研究最重要的一个方向，昌盛不衰。未来的研究中不仅需要建立高分辨率的时空记录及陆相记录的对比，还需要应用新指标、新方法，对传统的氧同位素研究提供新的视角。如原位剥蚀技术的应用，使得微量分析单个壳体氧同位素成为可能。而团簇同位素的发展，则为进一步有孔虫记录的温度/冰量信息提供全新的校正。